Elektrónové prúdy života

Prúd elektrónov v bunkách vedú vlákna, ktoré sú podobné obyčajným makrovodičom. Tieto vodivé vlákna sú umiestnené prevažne v membránach, ktoré obaľujú bunky alebo vnútrobunkové organely, napríklad mitochondrie a chloroplasty. Dĺžka takého vlákna dosahuje v mitochondriách okolo 50 nanometrov (1 nm = 10-9 m).

Celé biovlákno však nie je homogénny vodič, vytvorený z jedného druhu materiálu. V skutočnosti je takéto vlákno výsledkom spojenia rôznorodých proteínových komplexov. Štúdium rozmanitých komplexov v biovláknach nám dovolilo nahliadnuť do zákonitostí bunkového aj mimobunkového pohybu elektrónov.

Aj keď prúd v bunkách prenášajú proteínové komplexy, samotné polymérne proteíny nie sú vodičmi elektrického prúdu. Prechod elektrónu cez proteín je vyriešený tak, že dovnútra týchto polymérov sú zabudované kovové centrá. Týmto spôsobom je nevodivý materiál obohatený stopovými prvkami vodičov.

Podobne ako je to pri bežných vodičoch, kde je elektrický prúd vedený kovmi, aj v biovodičoch sú použité ióny železa a medi, a tiež špecifických organických molekúl (chinóny). Rozdiel od kovových vodičov spočíva v tom, že tieto centrá nie sú v bezprostrednom kontakte, atóm pri atóme, ako je to napríklad v medených vodičoch. Centrá sú oddelené, izolované jedno od druhého proteínom. Biovodič si možno predstaviť ako usporiadaný reťazec iónov medi alebo železa, pričom vzdialenosť medzi nimi nie je väčšia než 1,5 nanometra. Celá táto šnúra iónov je zaliata izolačným materiálom podobným gume, ktorý obaľuje nielen vlákno, ale zapĺňa aj medzery medzi kovovými iónmi.

Prúd prechádzajúci cez vlákno je výsledkom elektrónových preskokov z jedného kovového centra na druhé v proteínových komplexoch. Ako už bolo uvedené, tieto komplexy sú usporiadané do reťazcov a usmerňujú tok elektrónov tak ako bežné elektrické vodiče. Rozdiel medzi bioprúdom a prúdom v kovových vodičoch je ten, že biovodiče vedú prúd jednoelektrónovo.